Unter dem Begriff Griffigkeit wird die Größe des Reibungswiderstandes zwischen dem Fahrzeugreifen und der Fahrbahnoberfläche verstanden. Die Griffigkeit variiert von Fahrbahn zu Fahrbahn und ist unter anderem von der Textur, der Polierresistenz der Kornoberflächen, dem Zustand der Reifen, der Fahrgeschwindigkeit sowie Witterungseinflüssen abhängig.

Im Rahmen einer Machbarkeitsstudie wurden auf insgesamt vier Strecken in Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz griffigkeitsverbessernde Maßnahmen durch abtragende Verfahren durchgeführt. Es kamen die Verfahren Feinfräsen, Schlagsternverfahren und Kugelstrahlverfahren zum Einsatz. Hintergrund für die Auswahl mehrerer Verfahren ist eine Untersuchung der Wirksamkeit der einzelnen Verfahren hinsichtlich ihrer Langzeitwirkung. Hierzu erfolgten Griffigkeitsmessungen mit einem Seitenkraftmessfahrzeug (SKM) mit folgenden zeitlichen Abständen: vor Durchführung der Maßnahme, unmittelbar nach Durchführung der Maßnahme, drei Monate nach Durchführung der Maßnahme und sechs Monate nach Maßnahmendurchführung. Die letzte Messung soll weitere sechs Monate später erfolgen.

Die Machbarkeitsstudie dient, wie der Name schon sagt, als Grundlage zur Schaffung von Erkenntnissen hinsichtlich Durchführbarkeit, Wirksamkeit und Dauerhaftigkeit von abtragenden Verfahren zur Herstellung einer ausreichenden Griffigkeit auf Asphaltbetondeckschichten. Es handelt sich also um keine wissenschaftlich fundierte Untersuchung, bei der die einzelnen Einflussgrößen (Verkehrsbeanspruchung, Gesteins- und Bindemittelarten, Bindemittelgehalt, Verdichtungsgrad, Alter der Befestigung, etc.) berücksichtigt werden müssen.

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1  Einleitung

Die Griffigkeit von Straßen ist eine maßgebliche Eigenschaft von Fahrbahnoberflächen, um die Sicherheit des Verkehrs zu gewährleisten. Als Griffigkeit wird die Wirkung der Rauheit (auch als Textur bezeichnet) auf den Reibungswiderstand (Kraftschlussvermögen) zwischen Fahrzeugreifen und Fahrbahn auf angenässter Fahrbahn bezeichnet.

Wesentlich beeinflusst wird die Griffigkeit von der Dicke des Wasserfilms auf der Fahrbahn, der Rauheit der Fahrbahnoberfläche, den Eigenschaften und dem Zustand der Reifen sowie von der Fahrgeschwindigkeit. Die Griffigkeitsentwicklung einer Fahrbahnoberfläche wird von vielen Faktoren wie Witterung und Verkehr beeinflusst. Griffigkeitsveränderungen ergeben sich vor allem durch wechselnde Temperaturen der Asphaltdeckschicht, jedoch auch durch die Verkehrsbeanspruchung bzw. in wechselseitiger Beziehung mit dieser.

Es gilt daher aus Gründen der Verkehrssicherheit die Griffigkeit des Straßennetzes festzustellen. Dies geschieht beispielsweise im Rahmen der Zustandserfassung und -bewertung (ZEB) im Bundesfernstraßennetz in regelmäßigen zeitlichen Abständen. Die Ergebnisse solcher Griffigkeitsmessungen fließen in die Erhaltungsplanung ein. Zur Unterstreichung des hohen Stellenwertes, den eine griffige Fahrbahnoberfläche hat, gibt es verbindlich festgelegte Griffigkeitswerte für die Abnahme und Übergabe einer Baumaßnahme nach Ablauf der Gewährleistungsfrist. Mit der Festlegung von Griffigkeitswerten benötigt die Straßenbauindustrie sowie die meist öffentlichen Baulastträger, Messmethoden, die ausreichend genau Aussagen über die Griffigkeit und deren Veränderung bzw. Entwicklung zulassen. Gemäß den ZTV Asphalt-StB 01 [1] können die Griffigkeitsmessungen mit dem „Seitenkraft Messfahrzeug“ (SKM), ehemals unter der Bezeichnung SCRIM bekannt, oder mit dem „Skid Resistance Tester“ (SRT) in Kombination mit dem Ausflussmesser durchgeführt werden. Darüber hinaus können für Griffigkeitsmessungen auch andere Verfahren, beispielsweise der „Stuttgarter Reibungsmesser“ (SRM) oder der Griptester, angewandt werden.

Zur Erhaltung einer ausreichenden Griffigkeit kommen sowohl abtragende Verfahren als auch auftragende Verfahren (z. B. Aufbringen von dünnen Schichten) zur Anwendung.

Im Rahmen einer Machbarkeitsstudie sollen Erkenntnisse über Wirksamkeit, Dauerhaftigkeit und Durchführbarkeit von abtragenden Verfahren zur Herstellung einer ausreichenden Griffigkeit auf Asphaltbetondeckschichten gesammelt und bewertet werden. Es handelt sich bei der Machbarkeitsstudie um keine wissenschaftlich fundierte Untersuchung, bei der die einzelnen Einflussgrößen (Verkehrsbeanspruchung, Gesteins- und Bindemittelarten, Bindemittelgehalt, Verdichtungsgrad, Alter der Befestigung, etc.) zu berücksichtigen sind. Den Bearbeitern ist bewusst, dass die örtlichen Gegebenheiten die Ergebnisse bestimmen.

2   Definition Griffigkeit

Als Griffigkeit wird die Wirkung der Rauheit (auch als Textur bezeichnet) auf den Reibungswiderstand (Kraftschlussvermögen) zwischen Fahrzeugreifen und Fahrbahn auf angenässter Fahrbahn bezeichnet. Die Textur einer Fahrbahnoberfläche wird durch die Mikrotextur (< 0,5 mm), Makrotextur (0,5 mm bis 50 mm) und Megatextur (50 mm bis 500 mm) beschrieben. Für die Griffigkeit sind die Mikro- und Makrotextur von Bedeutung.

Die Makrotextur muss derart ausgebildet sein, dass im Zusammenspiel mit dem Reifenprofil die Dicke des Wasserfilms beim Überfahren an der Kontaktfläche reduziert wird. Dies geschieht durch Verdrängen des Oberflächenwassers bis auf einen möglichst dünnen Restwasserfilm. Die Mikrotextur sollte so ausgebildet sein, dass dieser dünne Wasserfilm an der Kontaktfläche durchbrochen wird und somit nahezu trockene Kontaktflächen gebildet werden.

Die Wirkung der Makrotextur ist besonders bei höheren Geschwindigkeiten von entscheidender Bedeutung für die Griffigkeit. Bei niedrigen Geschwindigkeiten bis ca. 50 km/h reicht die Wirkung der Mikrotextur durch die längere Berührungsdauer an der Kontaktfläche in der Regel alleine aus, um den erforderlichen Kraftschluss zwischen Reifen und Fahrbahnoberfläche herzustellen.

3   Abtragende Verfahren zur Verbesserung der Griffigkeit

Das „Merkblatt für griffigkeitsverbessernde Maßnahmen an Verkehrsflächen aus Asphalt“ [2] beschreibt die verschiedenen Verfahren zur Verbesserung der Griffigkeit. Dabei wird unterschieden zwischen Maßnahmen bei denen Material hinzugefügt wird (z. B. Dünne Schichten im Heißeinbau) und solchen, bei denen ein abtragendes Verfahren zum Einsatz kommt. Im Rahmen der Machbarkeitsstudie wurden nur die abtragenden Verfahren betrachtet.

Im oben genannten Merkblatt sind fünf verschiedene abtragende Verfahren aufgeführt, (vgl. Tabelle 1). Diese sind in Abhängigkeit von den möglichen Schadensursachen Bindemittel-/Mörtelanreichung oder polierte Kornoberfläche einzusetzen.

Tabelle 1: Anwendungsbereiche von abtragenden Verfahren gemäß [2]

Für das Meißelverfahren gab es zum Zeitpunkt der Durchführung der Machbarkeitsstudie keinen Anbieter bzw. Betreiber in Deutschland. Begründet wurde dies mit der Unwirtschaftlichkeit des Verfahrens. Für die Anwendung des Wasserhochdruckverfahrens fand sich keine geeignete Strecke. Somit wurden drei Verfahren in die Machbarkeitsstudie einbezogen.

4   Auswahl des Griffigkeitsmessverfahrens

Im Rahmen der Machbarkeitsstudie wurde das SKM Messverfahren für Griffigkeitsmessungen eingesetzt. Da es hinsichtlich der Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit der Messwerte in jüngster Zeit jedoch arg in Kritik geraten ist, wird im Folgenden diese Problematik kurz erläutert und der Einsatz des SKM für Griffigkeitsmessungen im Rahmen der Machbarkeitsstudie begründet.

Seit Jahren wird das SKM im Rahmen der ZEB zur Messung der Griffigkeit eingesetzt. Dabei konnten sowohl das Griffigkeitsniveau eines Messabschnitts als auch die Entwicklung der Griffigkeit über die Zeit auf einem Messabschnitt gut abgebildet werden. Zur Garantierung einer ausreichenden Messqualität sind nur SKM Geräte für die ZEB zugelassen, die eine zeitlich befristete Zulassung der BASt besitzen. Zudem können technische Fehlerquellen des Messsystems durch die Eigen- und Fremdüberwachung weitestgehend ausgeschlossen werden. In einem gemeinsamen Forschungsprogramm der FGSV und des BMVBW [3] konnte außerdem gezeigt werden, dass die Qualität der Messung durch entsprechende Fahrerschulungen und -Assistenzsysteme zur Spurhaltung entscheidend beeinflusst werden kann.

Seit der Einführung von quantitativen Anforderungen an die Griffigkeit von Asphaltdeckschichten in den ZTV Asphalt-StB 01 [1], ist das Messverfahren SKM jedoch stark in Kritik geraten. Hinsichtlich der Griffigkeitsmessungen im Rahmen von Bauverträgen sind die Anforderungen an die Präzision des Messverfahrens gestiegen, da sich vertragsrechtliche Konsequenzen ergeben können, die bei Griffigkeitsmessungen im Rahmen der ZEB in der Regel auszuschließen sind.

Die Kritik ist u. a. mit den vielen, zum Teil nicht klar definierten bzw. erforschten, Einflussgrößen begründet, welche die Griffigkeit bzw. die Messwerte beeinflussen. Diese Einflussgrößen beziehen sich dabei nicht alleine auf die Eigenschaften der Straße (z. B. Fahrbahnoberflächentemperatur), sondern auch auf Parameter des Messsystems (z. B. Messgeschwindigkeit, Temperatur des Messreifens).

Neben den jahreszeitlichen Schwankungen der Griffigkeit, die beispielsweise durch die aufrauende Wirkung der im Winterdienst verwendeten Splitte begründet werden, treten auch kurzfristige Griffigkeitsschwankungen im Laufe eines Tages auf. Um die Schwankungen, die nicht von der Fahrbahnoberfläche bestimmt werden, zu untersuchen, wurden von der Gütegemeinschaft Verkehrsflächen aus Beton im Sommer 2003 SKM Messungen auf vier Abschnitten einer Betonfahrbahn in Auftrag gegeben. Hinsichtlich der Griffigkeitsmesswerte haben Betonfahrbahnen folgende Vorteile:

• es können Veränderungen des Prüfgegenstandes durch temperaturabhängige Baustoffe wie Bitumen Asphaltmörtel ausgeschlossen werden
• der Einfluss der Fahrbahntemperatur auf die Griffigkeit ist zu vernachlässigen.

Trotz kontrollierter Messbedingungen, es wurden ein von der BASt zugelassenes Messgerät eines erfahrenen Betreibers eingesetzt [4], und einem geringen zeitlichen Abstand der Messungen von 11½ Stunden, ergaben sich bei den Messungen bei einer Temperaturdifferenz von 11 und 12 °C Griffigkeitsdifferenzen von bis zu µ_SKM = 0,054. Diese Differenzen können folglich nur durch das Messsystem, genauer durch die Temperatureinflüsse auf das Messsystem, begründet sein. Dieser Temperatureinfluss soll gemäß den TP Griff-StB [5] durch eine stufenförmige Funktion temperaturkorrigiert werden. Die Auswertung durch Franke [6], der oben genannten Griffigkeitsmessungen auf Betonfahrbahnen, sowie der Vergleich mit ausländischen Temperaturkorrekturfunktionen, zeigen im Gegensatz zur TP Griff-StB [5] lineare Korrekturfunktionen mit zudem höheren Korrekturfaktoren. In der kommenden überarbeiteten Fassung der TP Griff-StB ist vorgesehen, die Funktion zur Temperaturkorrektur den genannten Auswertungen anzupassen.

Darüber hinaus ist anzumerken, dass je nach Temperaturkorrekturfunktion die Luft- oder Fahrbahnoberflächentemperatur berücksichtigt wird. In Diskussion ist auch, dass zusätzlich oder ausschließlich die Temperatur des Messreifens berücksichtigt werden soll.

Die Art und der Umfang der Einflussgrößen auf die Ergebnisse der SKM Messungen, als auch der Umgang mit diesen sind zurzeit noch nicht vollständig und klar in der Fachliteratur definiert. Der Forschungsbedarf zu diesem Thema ist groß.

Die oben genannten Differenzen der SKM Griffigkeitsmesswerte sind vor allem für die Abnahme von Bauleistungen von Bedeutung, da die Anforderungen an die Präzision des Messverfahrens hier sehr hoch sind. Im Rahmen der Machbarkeitsstudie sind die Differenzen weniger dramatisch zu bewerten, da das Griffigkeitsniveau des Messabschnittes und dessen langfristige Griffigkeitsentwicklung ausreichend genau abgebildet werden kann. Unter diesen Bedingungen wird von den Bearbeitern der Machbarkeitsstudie das Messverfahren SKM für geeignet befunden.

5  Untersuchungsmethodik

Zur Schaffung von Erkenntnissen hinsichtlich Durchführbarkeit, Wirksamkeit und Dauerhaftigkeit von abtragenden Verfahren zur Herstellung einer ausreichenden Griffigkeit auf Asphaltbetondeckschichten wurden in Nordrhein-Westfalen (NRW) und Rheinland-Pfalz (RLP) vier Streckenabschnitte mit einer nicht ausreichend griffigen Asphaltbetondeckschicht ausgewählt, auf denen abtragende griffigkeitsverbessernde Maßnahmen durchgeführt wurden. Die Auswahl dieser Streckenabschnitte erfolgte aufgrund vorher bestimmter Kriterien. Auf diesen Streckenabschnitten werden jeweils unmittelbar vor (0-Messung) und nach den griffigkeitsverbessernden Maßnahmen (1-Messung) sowie drei Monate (2-Messung), sechs Monate (3-Messung) und 12 Monate (4-Messung) danach Griffigkeitsmessungen mit dem SKM durchgeführt.

6   Kriterien für die Streckenauswahl

Für die Auswahl der Streckenabschnitte, auf denen abtragende griffigkeitsverbessernde Maßnahmen und Griffigkeitsmessungen durchgeführt werden sollten, wurden von Vertretern der Landesbetriebe Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz und den Forschungsnehmern Kriterien aufgestellt und mit dem Betreuungsausschuss abgestimmt.

In Betracht kamen Streckenabschnitte mit einer Asphaltbetondeckschicht, die im Rahmen der ZEB unzureichende Griffigkeiten aufwiesen. Dabei wurden solche Streckenabschnitte ausgeschlossen, die von anderen Oberflächenschäden, laut ZEB, dominiert werden. Insbesondere betraf dies die Spurrinnentiefe, da diese u.a. die praktische und wirtschaftliche Anwendbarkeit der abtragenden Verfahren zur Wiederherstellung der Griffigkeit entscheidend beeinträchtigen. Als Ausschlusskriterium wurde eine Spurrinnentiefe von 7 mm festgelegt. Es wurden nur Streckenabschnitte ausgewählt, die aufgrund ihrer Länge und Linienführung für die Anwendung verschiedener abtragender Verfahren hintereinander geeignet sind.

Ein weiteres Auswahlkriterium war die Verkehrsbelastung, die nicht quantifiziert wurde, sondern von den Vertretern der Landesbetriebe eingestuft wurde in NRW: 1x hoch belastet, 1x gering belastet in RLP: 1x hoch belastet, 1x gering belastet.

Bei der Auswahl der Streckenabschnitte wurde Wert daraufgelegt, dass die durchzuführenden Maßnahmen der Erhaltung dienen und nicht der Durchführung der Machbarkeitsstudie.

7   Begehung und Auswahl der Streckenabschnitte

In Nordrhein-Westfalen wurden im April 2006 und im Mai 2006 insgesamt fünf Streckenabschnitte gemeinsam durch Mitglieder des Betreuungsausschusses, Vertretern der Landesbetriebe und deren Niederlassungen und den Forschungsnehmern besichtigt, von denen zwei die oben genannten Kriterien erfüllten und ausgewählt wurden.

In Rheinland-Pfalz wurden im April 2006 und im Juni 2006 insgesamt vier Streckenabschnitte gemeinsam durch Mitglieder des Betreuungsausschusses, Vertretern der Landesbetriebe und deren Niederlassungen und den Forschungsnehmern besichtigt, von denen zwei die oben genannten Kriterien erfüllten und ausgewählt wurden.

7.1 L 324 bei Eckenhagen in Nordrhein-Westfalen

Der betrachtete Streckenabschnitt der Landesstraße 324 liegt zwischen den Orten Müllerheide und Eckenhagen. Der Abschnitt hat eine Länge von ca. 1 200 m. Unterlagen über den Bau und die Erhaltung des Straßenabschnittes existieren nicht. Nach Schätzungen der örtlichen Niederlassung des Landesbetriebes NRW sind jedoch auf dem Streckenabschnitt in den letzten 20 bis 25 Jahren keine Erhaltungsmaßnahmen durchgeführt worden.

Die ZEB aus dem Jahr 2004 weist eine durchschnittliche Griffigkeit von µ_SKM,40 = 0,49 auf und entspricht dem Warnwert von µ_SKM,40 = 0,49. ursächlich für das niedrige Griffigkeitsniveau ist eine polierte Kornoberfläche. Der Streckenabschnitt weist ansonsten keine wesentlichen Oberflächenschäden auf.

Der Streckenabschnitt besteht aus einer Asphaltbetondeckschicht 0/11 S mit einem Brechsand-/Natursandverhältnis von 1:1 und mit Diabassplitt.

Die Verkehrsbelastung im Jahr 2000 betrug 4 332 Fz/24h mit einem Schwerverkehrsanteil von 4,4 % (191 Fz/24h). Der Streckenabschnitt weist in Fahrtrichtung Eckenhagen eine Steigung auf.

7.2 B1 bei Mülheim/Ruhr in Nordrhein-Westfalen

Der betrachtete Streckenabschnitt der B 1 liegt am Stadtrand von Mülheim an der Ruhr und hat eine Länge von ca. 1 500 m. Genaue Aufzeichnungen über das Baujahr des Streckenabschnittes sind nicht vorhanden. Das Alter der Deckschicht wird von Vertretern der zuständigen Niederlassung des Landesbetriebes NRW auf mindestens 15 Jahre geschätzt.

Die ZEB aus dem Jahr 2003 weist fast durchgehend Griffigkeitswerte unterhalb des Warnwertes auf, im Kurvenbereich auch unterhalb des Schwellenwertes. Ursächlich für das niedrige Griffigkeitsniveau ist eine polierte Kornoberfläche und eine teilweise überfettete Deckschicht. Der Streckenabschnitt weist ansonsten keine wesentlichen Oberflächenschäden oder Spurrinnen auf. Im mittleren Bereich des Versuchsstreckenabschnittes befindet sich eine vollflächige Flickstelle mit einer Länge von 32 m. Dieser Bereich wird bei den Auswertungen ausgenommen und kenntlich gemacht.

Der Streckenabschnitt besteht aus einer Asphaltbetondeckschicht 0/11 mit Diabassplitt. Zum Sand können keine Aussagen gemacht werden.

Die Verkehrsbelastung im Jahr 2000 betrug 19 466 Fz/24h mit einem Schwerverkehrsanteil von 2,0 % (392 Fz/24h). Die Geschwindigkeit ist auf 50 km/h beschränkt.

7.3 L 46 bei Spangdahlem in Rheinland-Pfalz

Der betrachtete Streckenabschnitt der Landesstraße 46 liegt im Bereich des US-Luftwaffenstützpunkts Spangdahlem. Der Streckenabschnitt setzt sich aus zwei ungefähr gleichlangen Bauabschnitten zusammen, mit jeweils ca. 350 m Länge, deren Asphaltdeckschichten in den Jahren 1990 und 1993 gebaut worden sind.

Die ZEB aus dem Jahr 2002 weist eine durchschnittliche Griffigkeit von µ_SKM,60 = 0,41 auf und lag somit unter dem Warnwert von µ_SKM,60 = 0,44. ursächlich für das niedrige Griffigkeitsniveau ist eine polierte Kornoberfläche. Die Asphaltbetondeckschicht ist in den Rollspuren deutlich fühlbar glattpoliert. Aufgrund der mangelnden Griffigkeit ist im betrachteten Streckenabschnitt eine Geschwindigkeitsbegrenzung von 50 km/h angeordnet worden.

Der Streckenabschnitt besteht aus einer Asphaltbetondeckschicht 0/11 mit einem Brechsand-/Natursandverhältnis von 2,4:1 und Basaltsplitt.

Die 16 bzw. 13 Jahre alte Asphaltdeckschicht weist ansonsten keine Oberflächenschäden auf. Die Spurrinnentiefe liegt zwischen drei und sieben Millimetern. Die Verkehrsbelastung im Jahr 2000 betrug 8 886 Fz/24h mit einem Schwerverkehrsanteil von 4,3 % (382 Fz/24h).

7.4 B 41 bei Waldböckelheim in Rheinland-Pfalz

Der betrachtete Streckenabschnitt der Bundesstraße 41 umgeht den Ort Waldböckelheim. Der Abschnitt ist ca. 1 000 m lang. Unterlagen über den Bau und die Erhaltung des Straßenabschnittes existieren nicht. Aus Gesprächen mit den ortskundigen Vertretern des Landesbetriebes kann gefolgert werden, dass mindestens in den letzten fünf Jahren keine baulichen Erhaltungsmaßnahmen durchgeführt worden sind.

Die ZEB aus dem Jahr 2003 weist eine durchschnittliche Griffigkeit von µ_SKM,60 = 0,46 auf und liegt somit nahe dem Warnwert von µ_SKM,60 = 0,44. Zudem lässt eine zunehmende Unfallhäufung im Einmündungsbereich auf eine mangelnde Griffigkeit schließen. Aufgrund der Unfallhäufungen ist im betrachteten Streckenabschnitt eine Geschwindigkeitsbegrenzung von 70 km/h angeordnet worden.

Der Streckenabschnitt besteht laut Prüfbericht aus einer splittreichen Asphaltbetondeckschicht 0/11 S mit Splitt aus Andesit (Porphyrit). Zum Sand können keine Angaben gemacht werden.

Die Asphaltdeckschicht weist außer der mangelnden Griffigkeit keine Oberflächenschäden auf. Spurrinnen sind auf einem kurzen Abschnitt vorhanden, sie liegen aber deutlich unter sieben Millimetern. Die Verkehrsbelastung im Jahr 2000 betrug 13 701 Fz/24h mit einem Schwerverkehrsanteil von 8,4 % (1 146 Fz/24h).

8   Durchführung griffigkeitsverbessernder Maßnahmen

Aufgrund der Ergebnisse der Streckenbegehungen wurden die ausgewählten Streckenabschnitte in Teilabschnitte unterteilt und geeignete abtragende Verfahren zur Wiederherstellung der Griffigkeit den Teilabschnitten zugeordnet (vgl. Tabelle 2). Auf jedem der Streckenabschnitte kamen mindestens zwei abtragende Verfahren zum Einsatz, auf einem Streckenabschnitt wurden drei abtragende Verfahren angewendet. Die Ausschreibung und Vergabe der Bauleistungen erfolgte durch die Landesbetriebe bzw. die örtlichen Niederlassungen. Aufgrund unterschiedlicher Vergabearten, den damit verbundenen Fristen sowie der Witterungsabhängigkeit der abtragenden Verfahren ergab sich eine Zeitspanne für die Maßnahmendurchführungen von Juni bis Oktober 2006.

Während der Durchführung der abtragenden Verfahren wurden die Temperaturen und Witterungsbedingungen dokumentiert.

Tabelle 2: Maßnahmenübersicht

8.1 L 324 bei Eckenhagen

8.1.1 Schlagsternverfahren

Das Schlagsternverfahren (vgl. Bild 1), wurde auf dem westlichen Abschnitt des Streckenabschnittes auf einer Länge von ca. 600 m über die komplette Breite der Straße, einschließlich Entfernung der Seiten- und Mittelmarkierung, durchgeführt.

Zum Einsatz kam eine horizontale Fräse mit Schlagsternlamellen vom Typ TRIMIX/eco. Die Maschine besteht aus zwei Frästellern, Arbeitsbreite je 70 cm, die vor einem Trägerfahrzeug (Kehrmaschine mit Saugsystem) montiert sind und quer zur Fahrtrichtung verschoben werden können. Die Frästeller hatten einen Abstand von ca. 50 cm. Bedingt durch die relativ geringe Arbeitsbreite waren insgesamt sechs Überfahrten pro Fahrstreifen nötig. Das Gerät war mit neuen Schlagsternen bestückt.

Bild 1: Schlagsternverfahren

8.1.2 Feinfräsen

Die Feinfräsung wurde auf dem östlichen Abschnitt des Streckenabschnittes auf einer Länge von ca. 600 m durchgeführt. Die Seitenmarkierung wurde nur teilweise entfernt, da die Feinfräse, bedingt durch eine elektronische Höhenprofilnivellierung, nur in einem Abstand von ca. 30 cm zum unbefestigten Rand der Straße arbeiten kann. Die Mittelmarkierung wurde vollständig entfernt.

Zum Einsatz kam eine Kaltfräse vom Typ WIRTGEN W 2000 (vgl. Bild 2), bestückt mit 1008 Meißelköpfen. Die Arbeitsbreite betrug zwei Meter, es waren mehrere Überfahrten für die Bearbeitung der gesamten Fahrbahnbreite erforderlich. Der Schnittlinienabstand betrug l_a = 4 mm, die Fräswalze war mit neuen Meißelköpfen bestückt.

Bild 2: Feinfräsen

8.2 B 1 bei Mülheim/Ruhr

8.2.1 Schlagsternverfahren

Das Schlagsternverfahren wurde auf dem südlichen Abschnitt des Streckenabschnittes auf einer Länge von 500 m durchgeführt. Die Mittel- und Seitenmarkierungen durften nicht entfernt werden. Das Gerät war mit neuen Schlagsternen bestückt.

Zum Einsatz kam dasselbe Gerät wie auf dem Streckenabschnitt der L 324 Eckenhagen. Aufgrund der Arbeitsbreite von zweimal 70 cm waren mehrere Überfahrten nötig.

8.2.2 Feinfräsen

Die Feinfräsung wurde auf dem mittleren Abschnitt des Streckenabschnittes auf einer Länge von 500 m durchgeführt. Die Seiten- und Mittelmarkierung durfte nicht entfernt werden.

Zum Einsatz kam das gleiche Gerät wie auf dem Streckenabschnitt der L 324 Eckenhagen. Aufgrund der Arbeitsbreite von zwei Metern waren mehre Überfahrten nötig. Die Fräswalze war mit neuen Meißelköpfen bestückt.

8.2.3 Kugelstrahlen

Das Kugelstrahlverfahren wurde auf dem nördlichen Abschnitt des Streckenabschnittes auf einer Länge von ca. 700 m durchgeführt. Die zuvor erwähnte Flickstelle befindet sich innerhalb des Teilabschnittes. Die Seiten- und Mittelmarkierungen, sowie die Richtungspfeile wurden auch bearbeitet.

Zum Einsatz kam eine Kugelstrahlmaschine vom Typ Blastrac 120, (vgl. Bild 3). Die Arbeitsbreite betrug 1,20 m. Aufgrund der Arbeitsbreite waren mehrere Überfahrten nötig.

Bild 3: Kugelstrahlverfahren

8.3 B 41 bei Waldböckelheim

8.3.1 Schlagsternverfahren

Das Schlagsternverfahren wurde auf dem westlichen Abschnitt des Streckenabschnittes auf einer Länge von ca. 500 m durchgeführt. Die Mittel- und Seitenmarkierungen sollten nicht entfernt werden.

Zum Einsatz kam dasselbe Gerät wie auf dem Streckenabschnitt der L 324 Eckenhagen. Aufgrund der Arbeitsbreite von zweimal 70 cm waren mehrere Überfahrten nötig. Das Gerät war mit neuen Schlagsternen bestückt.

In einem Unterabschnitt von 375 m Länge wurde der Anpressdruck zur Untersuchung von unterschiedlichen Langzeitwirkungen von 2 bar auf 3 bis 3,5 bar erhöht.

8.3.2 Feinfräsung

Die Feinfräsung wurde auf dem östlichen Abschnitt des Streckenabschnittes auf einer Länge von ca. 500 m durchgeführt. Die Seiten- und Mittelmarkierung sollte nicht entfernt werden.

Zum Einsatz kam das gleiche Gerät wie auf dem Streckenabschnitt der L 324 Eckenhagen. Aufgrund der Arbeitsbreite von zwei Metern waren mehrere Überfahrten nötig. Die Fräswalze war mit neuen Meißelköpfen bestückt.

8.4 L 46 bei Spangdahlem

8.4.1 Schlagsternverfahren

Das Schlagsternverfahren wurde auf dem westlichen Abschnitt des Streckenabschnittes auf einer Länge von ca. 475 m durchgeführt. Die Mittel- und Seitenmarkierung durften nicht entfernt werden.

Zum Einsatz kam dasselbe Gerät wie auf dem Streckenabschnitt der L 324 Eckenhagen. Aufgrund der Arbeitsbreite von zweimal 70 cm waren mehrere Überfahrten nötig. Das Gerät war mit neuen Schlagsternen bestückt.

Der Abschnitt wurde in drei Unterabschnitte eingeteilt, auf denen verschiedene Anpressdrücke (2,0, 2,5 und 3,0 bar) hinsichtlich ihrer unterschiedlichen Langzeitwirkung untersucht werden sollen.

8.4.2 Feinfräsen

Die Feinfräsung wurde auf dem mittleren Abschnitt des Streckenabschnittes auf einer Länge von ca. 450 m durchgeführt. Die Seiten- und Mittelmarkierung durften nicht entfernt werden.

Zum Einsatz kam das gleiche Gerät wie bei dem Streckenabschnitt auf der L 324 Eckenhagen. Aufgrund der Arbeitsbreite von zwei Metern waren mehre Überfahrten nötig. Die Fräswalze war mit neuen Meißelköpfen bestückt.

Der Abschnitt wurde in sechs Unterabschnitte eingeteilt, auf denen verschiedene Vortriebsgeschwindigkeiten (9, 10, 12, 13, 15, 17 m/min) hinsichtlich ihrer unterschiedlichen Langzeitwirkung untersucht werden sollen.

9  Untersuchung der Durchführbarkeit, Wirksamkeit und Dauerhaftigkeit

Die gemachten Erfahrungen bei der Streckenfindung, der Streckenauswahl und der Maßnahmendurchführung erlauben Aussagen hinsichtlich der Durchführbarkeit von abtragenden Verfahren zur Wiederherstellung der Griffigkeit auf Straßen mit Asphaltbetondeckschichten.

Zur Dokumentation der Wirksamkeit und Dauerhaftigkeit, der auf den Streckenabschnitten angewendeten abtragenden Verfahren, erfolgten SKM Griffigkeitsmessungen.

9.1 Durchführbarkeit

Ein bedeutendes Kriterium für die Anwendbarkeit abtragender Verfahren zur Wiederherstellung der Griffigkeit ist die Ebenheit im Querprofil. Aufgrund der starren Anordnung des abtragenden Werkzeugs in Querrichtung können Spurrinnen und Absackungen am Rand der Fahrbahn beim Feinfräsen und beim Schlagsternverfahren nur ungenügend erfasst werden. Die Möglichkeit Spurrinnen durch das Fräsen eines neuen Querprofils der Straße durch abtragende Verfahren zu beseitigen, übersteigt deutlich den Umfang einer Instandhaltungsmaßnahme zur Griffigkeitsverbesserung.

Aufgrund der geringen Arbeitsbreiten und der damit verbundenen mehrmaligen Überfahrung des Streckenabschnittes, ist die Anwendung des Kugelstrahlverfahrens und des Schlagsternverfahrens gegenüber dem Feinfräsen zeitintensiv.

Bei trockener Witterung ist die Staubentwicklung beim Feinfräsen und beim Schlagsternverfahren teilweise sehr groß, was sich bei der Anwendung innerorts als problematisch erweisen könnte.

Das Kugelstrahlverfahren ist sehr witterungsabhängig und somit in seiner Anwendung eingeschränkt. Damit zum einen der Kugelstrahl die erwünschte Wirkung erzielt und zum anderen die Maschine bedienbar ist, sollte die Lufttemperatur bei maximal 20 °C liegen und die Fahrbahnoberfläche trocken sein.

9.2 Wirksamkeit

Ziel der abtragenden Verfahren ist die Wiederherstellung einer ausreichenden Griffigkeit. Dieses Ziel wird im Rahmen der ZEB und in der ZTV Asphalt-StB 01 [1] unterschiedlich quantifiziert. Gemäß dem „Merkblatt für griffigkeitsverbessernde Maßnahmen an Verkehrsflächen aus Asphalt“ [2] können für die Griffigkeit zum Zeitpunkt der Abnahme Anforderungen in Anlehnung an die ZTV Asphalt-StB 01 [1] geltend gemacht werden. Die durchgeführten Maßnahmen erfüllen zum Zeitpunkt der 1-Messung ausnahmslos das Abnahmekriterium der ZTV Asphalt-StB 01 [1]. In einigen Abschnitten ist eine Parallelverschiebung der Griffigkeitsverläufe von 0- und 1-Messung erkennbar (vgl. Bild 1).

9.3 Dauerhaftigkeit

Fast allen Ergebnissen der Griffigkeitsmessungen auf den Streckenabschnitten gemein ist, dass die Werte der 2- und 3-Messung im Mittel unterhalb der Werte der 1-Messung liegen, jedoch über denen der 0-Messung. In kleineren Abschnitten bzw. bei einzelnen 20 m-Mittelwerten unterschreiten die Werte der 2-Messung die ursprünglichen Werte der 0-Messung (vgl. Tabelle 3).

Die zu erwartende Entwicklung, dass die Werte der 3-Messung unterhalb der Werte der 2-Messung liegen, trifft nicht für alle Streckenabschnitte zu (vgl. Tabelle 3). Diese Entwicklung könnte auf saisonale Einflüsse zurückzuführen sein und bedarf zur Klärung weiterer Untersuchungen.

Aussagen über die Griffigkeitsentwicklung und die Dauerhaftigkeit können von den Ergebnissen der Griffigkeitsmessungen zwölf Monate nach der Maßnahmendurchführung erwartet werden.

Tabelle 3: Auszugsweise Darstellung der Ergebnisse der Griffigkeitsmessungen

10 Zusammenfassung

Im Rahmen einer Machbarkeitsstudie sollen Erkenntnisse über Wirksamkeit, Dauerhaftigkeit und Durchführbarkeit von abtragenden Verfahren zur Herstellung einer ausreichenden Griffigkeit auf Asphaltbetondeckschichten gesammelt und bewertet werden.

Hierzu wurden in Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz jeweils zwei Streckenabschnitte für die Durchführung von abtragenden Verfahren nach zuvor festgelegten Kriterien ausgewählt. Diese Kriterien forderten unter anderem eine mangelnde Griffigkeit im Rahmen der Zustandserfassung und -bewertung, keine anderen Oberflächenschäden sowie eine geeignete und untereinander vergleichbare Streckenführung und Streckenlänge. Bei der Auswahl der Streckenabschnitte wurde zudem Wert daraufgelegt, dass die durchzuführenden Maßnahmen der Erhaltung dienen und nicht der Durchführung der Machbarkeitsstudie.

Auf den ausgewählten Streckenabschnitten wurden im Zeitraum von Ende Juni bis Ende Oktober 2006 abtragende Verfahren zur Herstellung einer ausreichenden Griffigkeit durchgeführt. Hierbei kamen auf allen Streckenabschnitten das Feinfräsen und das Schlagsternverfahren zum Einsatz. Auf einem Streckenabschnitt wurde das Kugelstrahlverfahren angewendet.

Zur Dokumentation der Wirksamkeit und Dauerhaftigkeit der angewendeten Verfahren wurde das SKM Griffigkeitsmessverfahren eingesetzt. Da dieses Messverfahren hinsichtlich der Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit der Messwerte in jüngster Zeit jedoch arg in Kritik geraten ist, wurde die Problematik kurz erläutert und der Einsatz des SKM im Rahmen der Machbarkeitsstudie begründet. Auf den Streckenabschnitten wurden jeweils unmittelbar vor und nach den griffigkeitsverbessernden Maßnahmen sowie drei Monate und sechs Monate danach Griffigkeitsmessungen mit dem SKM durchgeführt. Weitere Messungen erfolgen 12 Monate nach der Maßnahmendurchführung.

Hinsichtlich der Durchführbarkeit von abtragenden griffigkeitsverbessernden Maßnahmen konnten einige Erkenntnisse gewonnen werden, die sowohl die Streckeneigenschaften als auch die Umfeldbedingungen betreffen. Aussagen über die Griffigkeitsentwicklung und die Dauerhaftigkeit können von den Ergebnissen der Griffigkeitsmessungen zwölf Monate nach der Maßnahmendurchführung erwartet werden.

Die gesammelten Erfahrungen aus der Machbarkeitsstudie bilden die Basis für ein nachfolgendes Forschungsvorhaben: „Systematische Anwendung abtragender griffigkeitsverbessernder Maßnahmen auf Splittmastixasphalt 0/11 S“.

Literaturverzeichnis

1. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Fahrbahndecken aus Asphalt, (ZTV Asphalt-StB 01), Köln 2001 (FGSV 799)
2. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Merkblatt für griffigkeitsverbessernde Maßnahmen an Verkehrsflächen aus Asphalt, Köln 2002 (FGSV 763)
3. Bald, J.S.; Lutz, P.; Weidich, P.: Aktualisierung der Ermittlung von Vergleichs- und Wiederholstreubereichen von Griffigkeitsmesssystemen (SCRIM), Forschung Straßenbau und Straßenverkehrstechnik, Heft 900, Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen, Bonn 2004
4. Schellenberger, M.: Griffigkeit – Stand der Praxis, Straße und Autobahn, Heft 10/2005, Kirschbaum Verlag, Bonn 2005
5. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Technische Prüfvorschriften für Griffigkeitsmessungen im Straßenbau – Teil: Messverfahren SCRIM (TP Griff-StB), Köln 2001 (FGSV 408/1)
6. Franke, H.-J.: Griffigkeit von Fahrbahndecken aus Beton, Straße und Autobahn, Heft 4/2004, Kirschbaum Verlag, Bonn 2004